Исследовательская группа под руководством профессора Сынхо Чо из Департамента материаловедения и инженерии Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) разработала инновационный катализатор, способный одновременно удалять несколько загрязняющих веществ из воздуха. Эта разработка, опубликованная в престижном журнале ACS Nano, представляет собой значительный прорыв в борьбе с загрязнением атмосферы.
Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 100 миллионов тонн оксидов азота (NOx), которые являются одними из основных предшественников мелкодисперсной пыли. Традиционные методы очистки требуют использования двух отдельных катализаторов: первый использует аммиак (NH3) в качестве восстановителя для преобразования NOx в безвредный азот (N2), а второй удаляет избыток аммиака путем реакции с монооксидом углерода (CO). Такой подход не только экономически невыгоден, но и требует значительного пространства для размещения оборудования.
Новый катализатор, разработанный командой профессора Чо в сотрудничестве с доктором Хон-Дэ Кимом из Корейского института промышленных технологий (KITECH) и доктором Ван Ён Кимом из Корейского института энергетических исследований (KIER), представляет собой смешанный металлоксид (MMO) на основе меди, никеля и алюминия (Cu-Ni-Al). Ключевое преимущество этого материала заключается в его способности одновременно выполнять функции обоих традиционных катализаторов при относительно низкой рабочей температуре в 225°C.
Результаты испытаний нового катализатора впечатляют: он обеспечивает конверсию NOx на уровне 93,4%, CO — 100% и NH3 — 91,6%. При этом селективность по азоту составляет 95,6%, что минимизирует образование вредных побочных продуктов, таких как закись азота (N2O).
В ходе исследования ученые определили оптимальное соотношение газовой смеси для максимальной каталитической эффективности и выяснили механизмы реакций, лежащие в основе одновременного восстановления загрязняющих веществ. Кроме того, они предложили оптимальное соотношение впрыска аммиака для сред с колеблющимся уровнем CO, что делает технологию более адаптивной к различным условиям.
Несмотря на высокую эффективность, порошковые катализаторы сталкиваются с проблемами падения давления и спекания при высоких скоростях потока. Для решения этой задачи исследователи разработали массово производимый катализатор, нанесенный на стекловолоконный лист. Такой подход значительно повышает долговечность катализатора при сохранении высоких показателей конверсии.
Новая технология имеет огромный потенциал для применения в различных отраслях промышленности, требующих одновременного удаления NOx, CO и NH3. Это особенно актуально для предприятий энергетического сектора, автомобильной промышленности и других производств, стремящихся снизить свое воздействие на окружающую среду и соответствовать все более строгим экологическим нормам.
Разработка многофункционального катализатора представляет собой важный шаг в создании более эффективных и компактных систем очистки воздуха, что в перспективе может значительно улучшить качество атмосферы и снизить риски для здоровья населения, связанные с загрязнением воздуха.
Изображение носит иллюстративный характер
Ежегодно в атмосферу выбрасывается около 100 миллионов тонн оксидов азота (NOx), которые являются одними из основных предшественников мелкодисперсной пыли. Традиционные методы очистки требуют использования двух отдельных катализаторов: первый использует аммиак (NH3) в качестве восстановителя для преобразования NOx в безвредный азот (N2), а второй удаляет избыток аммиака путем реакции с монооксидом углерода (CO). Такой подход не только экономически невыгоден, но и требует значительного пространства для размещения оборудования.
Новый катализатор, разработанный командой профессора Чо в сотрудничестве с доктором Хон-Дэ Кимом из Корейского института промышленных технологий (KITECH) и доктором Ван Ён Кимом из Корейского института энергетических исследований (KIER), представляет собой смешанный металлоксид (MMO) на основе меди, никеля и алюминия (Cu-Ni-Al). Ключевое преимущество этого материала заключается в его способности одновременно выполнять функции обоих традиционных катализаторов при относительно низкой рабочей температуре в 225°C.
Результаты испытаний нового катализатора впечатляют: он обеспечивает конверсию NOx на уровне 93,4%, CO — 100% и NH3 — 91,6%. При этом селективность по азоту составляет 95,6%, что минимизирует образование вредных побочных продуктов, таких как закись азота (N2O).
В ходе исследования ученые определили оптимальное соотношение газовой смеси для максимальной каталитической эффективности и выяснили механизмы реакций, лежащие в основе одновременного восстановления загрязняющих веществ. Кроме того, они предложили оптимальное соотношение впрыска аммиака для сред с колеблющимся уровнем CO, что делает технологию более адаптивной к различным условиям.
Несмотря на высокую эффективность, порошковые катализаторы сталкиваются с проблемами падения давления и спекания при высоких скоростях потока. Для решения этой задачи исследователи разработали массово производимый катализатор, нанесенный на стекловолоконный лист. Такой подход значительно повышает долговечность катализатора при сохранении высоких показателей конверсии.
Новая технология имеет огромный потенциал для применения в различных отраслях промышленности, требующих одновременного удаления NOx, CO и NH3. Это особенно актуально для предприятий энергетического сектора, автомобильной промышленности и других производств, стремящихся снизить свое воздействие на окружающую среду и соответствовать все более строгим экологическим нормам.
Разработка многофункционального катализатора представляет собой важный шаг в создании более эффективных и компактных систем очистки воздуха, что в перспективе может значительно улучшить качество атмосферы и снизить риски для здоровья населения, связанные с загрязнением воздуха.
